为了进一步提高复合轴航空光电稳定平台的性能, 文中首先在硬件电路中采用电流环将复杂的电机模型简化为一阶模型, 同时保证电机的输出力矩稳定; 然后在PD控制器的基础上, 引入了自适应鲁棒控制器, 对快速反射镜进行位置控制和扰动抑制; 最后分别通过带宽测试实验、扰动抑制实验、视轴稳定实验和鲁棒性实验对其性能进行测试, 并采用DOB型音圈式-快速反射镜和压电陶瓷式-快速反射镜做对比。实验结果表明: 相比于传统的DOB型音圈式-快速反射镜系统, 本文控制方法的参数鲁棒性更强; 相比于传统的压电式-快速反射镜, 本文控制方法不仅视轴稳定精度与其不相上下, 还具有更大的行程。除此之外, 在80 Hz以内任意频率扰动的影响下, 基于ARC型音圈式-快速反射镜的复合轴航空光电稳定平台的视轴稳定精度均可以控制在5 μrad(RMS)以内; 同时在-40 ℃~50 ℃的温度条件下依然可以保持该性能, 远远优于DOB型音圈式-快速反射镜的效果。本文控制方法完全满足高精度航空光电稳定平台的性能要求, 对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价值。

为了提高航空光电稳定平台的扰动隔离度，在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈的基础上增加了高增益加速度反馈，并利用伪微分反馈的控制技术设计出新的控制器来代替传统的速度反馈的PI控制器。实验结果表明，在模拟转台以1°、0~2.5 Hz的正弦干扰下，相对于传统的航空光电稳定平台，基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约7.8%，扰动隔离度提高了约8.7 dB; 相对于基于PI控制器和加速度反馈控制的航空光电稳定平台，基于伪微分和加速度反馈控制的光电稳定平台的阶跃响应超调量减小了约2.6%，且平台的过渡过程加快。该控制系统能够有效地抑制扰动力矩的影响，具有较好的通用性和实用性。

为了提高航空光电稳定平台的视轴稳定精度, 采用跟踪微分器作为滤波器, 对输入信号进行滤波, 改善随机噪声对控制精度带来的负面影响。跟踪微分器会产生相位延迟, 根据它得到的滤波信号及其微分信号, 采用预报方法对滤波后的信号进行补偿。算法不依赖对象模型, 计算量较小, 易于实现。本文阐述了该算法的离散数学表达式, 给出数值仿真分析, 并在某型航空光电稳定平台上进行实验验证。结果表明: 相较于巴特沃斯滤波器, 跟踪微分器提高了阶跃响应的性能, 最大超调量减少10.5%, 上升时间缩短了4.5 ms, 调整时间缩短50 ms。基本满足控制系统的实时性、快速性、稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。研究表明跟踪微分器对于航空光电稳定平台的精度提高, 有比较好的实用价值。

对航空光电稳定平台模型进行分析并利用电流环简化了平台模型。阐述了影响平台稳定性的扰动及抑制扰动的方法, 提出一种基于预报修正的自抗扰控制系统。首先, 提出了一种预报修正方法, 采用"先预报, 后修正"的方法来减小扰动观测值的滞后和超调; 然后, 设计了基于二阶扩张状态观测器的自抗扰控制系统, 对扰动进行线性化动态补偿; 最后, 在振动平台上对系统进行了速度稳定实验、目标跟踪实验和鲁棒性分析。结果表明, 与经典的平方滞后超前控制方法相比, 本文设计的控制方法对扰动的隔离度至少提高了5.88 dB。另外, 设计的系统具有很强的鲁棒性, 在系统参数改变±15%的范围内, 仍得到很好的控制效果。由于所设计的控制系统具有很强的实用性和鲁棒性, 在工程实际应用中提高了航空光电稳定平台的抗扰动性能。

提出一种基于电流环的自抗扰控制新方法以进一步提高航空光电稳定平台的抗干扰能力。首先，利用电流环将硬件电路中复杂的电机模型简化为一阶模型，从而减小了由于参数过大噪声对扰动观测值的影响；然后，采用带宽单参数化的设计方法为简化后的一阶系统设计了扩张状态观测器及带扰动补偿的控制规律；最后，在飞行模拟转台中测试了自抗扰控制器对2.5 Hz以内任意频率扰动的抑制能力，并与目前航空光电稳定平台中常用的平方滞后超前校正方法进行了对比。实验结果表明：与传统的平方滞后超前控制器相比，采用自抗扰控制器后系统的扰动隔离度至少提高了6.56 dB；而且随着扰动频率大于0.5 Hz，自抗扰控制器的扰动抑制能力更为明显，扰动隔离度最多可提高12.03 dB。同时，自抗扰控制器具有很强的鲁棒性，允许被控对象参数在15%的范围内任意变化，可满足高精度航空光电稳定平台的性能要求，对提高航空光电稳定平台控制系统的抗扰动性能具有较高的实用价值。